2019-2020学年高中物理 第十四章 电磁波 章末优化总结课件 新人教版选修3-4

章末优化总结01核心素养规律归纳02热点素养分类聚焦章末过关检测核心素养构建物理观念：电磁波、振荡电路、振荡电流、调制、调幅、调频、调谐、解调、电磁波谱科学思维：(1)麦克斯韦电磁场理论(2)电磁振荡的周期与频率(3)无线电通信的基本原理科学态度与责任：(1)无线电通信在生活中的应用(2)电磁波在科技、经济、社会发展中的作用规律总结归纳1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场周围会产生电场，变化的电场周围会产生磁场．2.电磁波(1)电磁波的产生：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波．(2)电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波．(3)电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本质，他预言电磁波的速度等于光速．3.电磁振荡(1)振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流．(2)振荡电路：能产生振荡电流的电路．4.电磁振荡的周期和频率(1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．(2)频率：1s内完成的周期性变化的次数．如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率分别叫作固有周期、固有频率．(3)周期和频率公式：T＝2πLC，f＝12πLC.5.要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点(1)要有足够高的振荡频率．频率越高，发射电磁波的本领越大．(2)应采用开放电路．振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间．6.无线电波的接收原理：电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收天线．7.电磁波的传输：电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．8.电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱．9.电磁波谱的排列：按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.素养1物理观念——电磁理论中基本概念的形成、提炼及升华[典例1]下列说法正确的是()A．电磁波的发射过程中，必须对信号进行调制B．电磁波的发射过程中，必须使信号产生电谐振C．电磁波的接收过程中，必须把传输信号加到高频电流上D．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制[解析]在接收过程中，必须使接收器频率与信号频率相同，即发生电谐振，C、D错；发射过程必须进行调制，接收过程必须进行解调，B错，A对．[答案]A1．下列说法正确的是()A．电磁波信号需要经过“调谐”过程，加到高频的等幅电磁波(载波)上才能有效的发射出去B．经过“调制”的电磁波发射后，可以传到无限远处C．“检波”就是“调谐”D．电视的图像信号和声音信号是通过电视台的发射天线同时发射的[解析]电磁波信号需要经过“调制”过程，加到高频的等幅电磁波(载波)上才能有效的发射出去，故A错误；电磁波在传播过程中，遇到障碍物就被吸收一部分，所以不会传到无限远处，B错误；“检波”是将需要的信号从加载的电磁波中分离出来的过程，“调谐”是选择所需要接收的电磁波，故C错误；图像信号和声音信号都转变成电信号，由发射天线同时发射，故D正确．[答案]D素养2科学思维——电磁场理论模型构建及数学方法的应用[典例2](多选)如图所示，甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙，规定逆时针方向为正方向，下列说法正确的是()A．0至t1，电容器正在充电，上极板带正电B．t1到t2，电容器正在放电，上极板带负电C．在t3时刻，线圈中的自感电动势最大，且P为正极D．在t4时刻，线圈中的自感电动势最大，且P为正极[解析]0到t1，电流为正，且在减小，即电流为逆时针方向减小，说明电容器正在充电，电流方向为正电荷的运动方向，所以上极板带负电荷；t1到t2，电流为负且在增大，即电流为顺时针方向增大，说明电容器在放电，上极板带负电荷；在t3时刻，电流的变化率ΔiΔt最大，所以自感电动势E＝LΔiΔt最大，t2到t3，电流为负且减小，即顺时针减小，电容器正在充电，因此上极板带正电，即P点为正极；在t4时刻，电流最大，电流的变化率为零，自感电动势为零．故B、C正确，A、D错误．[答案]BC2．如图所示电路中，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再打开开关S，LC电路中将产生电磁振荡．如果规定电感器L中的电流方向从a到b为正，打开开关的时刻为t＝0时刻，那么图中能正确表示电感器的电流i随时间t变化规律的是()解析：本题属含电容电路、自感现象和振荡电路的综合性问题，应从下面几个方面考虑：(1)S断开前，ab段短路，电容器不带电；(2)S断开时，ab中产生自感电动势，阻碍电流减小，同时，电容器C充电，此时电流正向最大．(3)给电容器C充电的过程中，电容器的充电量最大时，ab中电流减为零，此后LC发生电磁振荡形成交变电流．答案：C素养3科学态度与责任——电磁场理论在生活、生产、科技中的应用[典例3]科学技术是一把双刃剑，电磁波的应用也是这样．它在使人类的生活发生日新月异变化的同时也存在副作用——电磁污染．频率超过0.1MHz的电磁波的强度足够大时就会对人体构成威胁．按照有关规定，人体所受到的电磁辐射强度(即单位时间内垂直通过单位面积的电磁波的能量)不得超过某一规定值Ie.已知某无线通信设备发射电磁波的功率为P，设该通信设备向四面八方均匀地发射电磁波，且电磁波在传播过程中无能量损失．由数学知识可知，球面的面积S＝4πr2(式中r为球半径)，球半径与球面总是垂直的．根据上述资料，可估算出人体到该通信设备发射电磁波处的安全距离至少应为多少时，人体所受的电磁辐射强度才不会超过规定值？[解析]设人到污染波源的距离为r.以污染波源为球心，以r为半径作一球面，若球面上电磁波的辐射强度为Ie，则4πr2Ie＝P，所以r＝P4πIe，即人离波源的距离至少为P4πIe才在安全区．[答案]P4πIe3．利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是()A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L不会产生感应电流D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息解析：IC卡内是一个LC振荡电路，没有电池，故A错误；只有当读卡机发出特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作，故B正确；当读卡机发射的电磁波偏离该特定频率时，线圈L可以产生的感应电流较小，不能有效工作，故C错误；IC卡是可以和读卡机进行数据传输的，故D错误．答案：B